热力发电厂凝结水处理文档格式.docx
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热力系统的疏水中，有时含有大量的腐蚀产物。
这些疏水数量虽然不大，但是，它们都是间断的送入凝汽器或除氧器，直接影响凝结水或给水中铁、铜的含量，必须采取相应的措施暴对它们进行专门的处理。
1.3.锅炉补给水带入的盐类
1.4.蒸汽中溶解的盐类
1.5.二氧化碳和氧气漏入凝汽器的真空系统
1.6.给水和炉水处理药品所带入的杂质
2.凝结水中杂质的分类
2.1.腐蚀产物
由于热力设备几乎全部都是由钢铁制成的，设备内部的介质—水又是可以电离的，因此，热力设备不可避免地将被腐蚀，生成腐蚀产物。
由于水呈碱性，被腐蚀产生的这些离子，除了少量以离子状态存在外，大部分以金属氧化物的形式存在于凝结水和给水中。
这些腐蚀产物最容易在锅炉水冷壁管内（向火侧）沉积，对锅炉的安全经济运行有很大的影响，是造成锅炉酸洗的主要原因。
2.2.溶解盐类
凝结水中的溶解盐类主要来自凝汽器的泄漏和蒸汽从锅炉内的溶解携带。
2.3悬浮物
冷却水中的悬浮物，随冷却水经过凝汽器漏入凝结水内，其组分主要是硅酸盐化合物。
进入凝结水后，随着水温的升高，悬浮物逐渐溶解成为“溶硅”（也称为“活性硅”），这就是某些电厂出现的“胶体硅”现象的原因之一，这也是不可忽视的。
2.4.有机物
有机物进入锅炉内部，在高温下分解为低分子有机酸，将对热力设备造成腐蚀。
第二节
凝结水处理的目的
由于凝结水在生成和输送过程中，遭受了各种杂质的污染，为了除去这些污染物，必须进行凝结水的精处理。
1.凝结水处理的任务
凝结水处理的任务，主要求除去热力系统中的腐蚀产物和各种溶解杂质，这些杂质的来源包括:
1.1
大部分大型机组都采用将锅炉补给水补入凝汽器的系统。
1.2
工业生成的返回凝结水和供热蒸汽的凝结水中，不可避免地带入各种杂质。
1.3
凝汽器不同程度的泄漏，使冷却水搂入凝结水中，增加了凝结水的离子和悬浮物的含量。
1.4在机组启停或出力变动时，由于沉积部位的温度、湿度和压力的变化，使原来沉积在锅炉或汽轮机内的杂质进入凝结水中。
1.5新机组或经过检修后投运的机组，热力系统中的大量杂质将随蒸汽进入汽轮机凝结水中，造成凝结水中悬浮物、腐蚀产物和溶解杂质含量大幅度增加。
1.6机组正常运行情况下，系统中的腐蚀产物__铁、铜、镍化合物的含量仍远大于溶解盐类。
1.7空气漏进真空系统，将使二氧化碳和氧气一起进入凝汽器，虽凝汽器的空气抽出器能够去除一部分，但是由于凝结水的值呈碱性，部分二氧化碳能够与氨结合生成重碳酸氨，难以去除。
2、凝结水处理的作用
保持水汽系统中杂质的平衡
火力发电厂的热力系统中，水汽循环过程为:
锅炉给水→锅炉→蒸汽→汽轮机→凝结水
在热力系统中不装凝结水精处理设备时，热力系统中的盐类只有一个出口，这就是锅炉排污。
锅炉排污排出盐类的效率与给水在锅炉内的浓缩倍率成正比，也就是浓缩倍率越高，排出盐类的效率也越高。
但是，在压临界压力下，盐类在蒸汽中的话溶解度也是比较好的，因此，蒸汽品质的要求限制了炉水浓缩倍率的提高。
在电厂启动时，经常发生尽管加大了锅炉的排污量，（不可能大于2%~3%），而热力系统中的水、汽质量却改善缓慢的现象。
装有凝结水精处理设备时，由于100%的凝结水都经过精处理设备处理，除去的盐量接近于凝结水精处理进、出口的盐类去除率，所以热力系统中的水、汽品质能很快地达到并网发电的标准。
因此，凝结水精处理设备对压临界及以上压力机组改善水汽品质、缩短启动时间具有重要的意义。
第三节凝结水处理的重要性
提高热力系统水汽质量的唯一途经就是采用凝结水精处理。
因为凝结水处理装置的出水接近或等于锅炉给水的品质。
凝结水精处理装置的出水占锅炉给水量的90%~95%，因此，对改善锅炉给水和热力系统的水汽质量具有决定性的意义。
1.
凝结水处理的应用情况
采用凝结水处理的必要性
1.1.1没有凝结水处理无法控制和解决凝结水含铁量超标问题，而含铁量高又是新电厂和机组检修投运过程中普遍存在的问题。
含铁量超标，会在锅炉的受热面上沉积下来，影响传热效果，并造成垢下腐蚀使锅炉寿命减少、效率降低。
当前，降低水汽系统中含铁量的有效手段就是采用凝结水处理，其中包括你除铁设备。
1.1.2使用钛管的凝汽器，虽然具有很好的耐蚀性，但是，由于管壁比较薄，汽轮机振动将造成钛管之间相互磨擦，以致出现泄漏。
钛管虽然比一般铜管耐蚀，但是因为管壁薄，所以在高含砂量冷却水条件下会因磨损而出现泄漏。
因此，在循环冷却水含砂量高上时，应设法降低含砂量。
1.1.3精处理设备可以缩短机炉启动时间，并大量节约除盐水。
一台没有凝结水处理设备的机组启动5次造成的损失，就相当于全部凝结水处理设备的投资。
1.1.4
凝汽器发生突然泄漏时，在设有凝结水处理设备的情况下，可以有一定的缓冲时间处理事故，按照程序停机，减缓对电网造成的负荷冲击。
2、对超临界机组，电力标准的规定DL/T912--2005《超临界火力发电机组水汽质量标准》中规定，经过凝结水处理装置后凝结水的质量应符合表1-2的规定。
第二章凝结水前置处理
第一节凝结水前置处理的必要性
凝结水的前置处理是针对凝结水的除盐而盐的，因它的设置在凝结水除盐装置前面而得名。
前置处理装置包括:
覆盖过滤器、电磁除铁过滤器以及前置氢离子交换器等。
凝结水前置处理装置按照用途可分为除铁过滤器和除氨的前置氢离子交换器。
1.无前置过滤的影响：
1.1含铁量升高
1.2、树脂污染的影响
：
1.2.1树脂吸收铁、铜离子后，交换容量降低
1.2.2树脂湿真密度改变
1.2.3加速树脂的氧化降解，降低寿命。
1.2.4多次空气擦洗造成树脂颗粒破碎，树脂颗粒破碎后，还将造成阳、阴树脂交叉污染的增加，影响再生度。
1.2.5树脂的复苏将降低树脂的寿命，而且不能完全恢复其性能
第二节
凝结水前置处理的特点
凝结水前置处理的特点包括:
1.凝结水流量大
2.对出水水质要求高
3.凝结水中悬浮杂质含量低
4.凝结水中悬浮颗粒的粒径很小
5.不能添加能增加溶解固体物的药剂
第三章
凝结水除盐工艺
第一节凝结水除盐的特点
凝结水处理是热力系统的一个环节，它处理的水量占锅炉给水总量的90%以上，因此，凝结水处理水质的任何变化都将直接影响给水的品质，而锅炉补给水只占给水量的2%~5%，对给水水质的影响较小。
凝结水除盐有以下特点:
1.进水的含盐量低凝结水中的溶解盐类，主要来源于凝汽器漏入的冷却水和蒸汽从锅炉带来的溶解盐类，其含量很低
2.处理水量大
3.凝结水中含有大量的氨，对凝结水处理的离子交换反应产生了一系列重要的影响:
3.1凝结水PH值的提高
3.2在氢型混床运行情况下，被交换的离子中，阳离子量远大于阴离子量。
3.3改变了离子交换过程中的离子平衡关系。
4.对出水水质要求高
5.决定着热力系统中盐类的平衡
6.要严防树脂漏入热力系统
第二节凝结水处理系统
1.凝结水处理系统的特点
由于凝结水处理对全部水量都进行处理，才能达到对低含盐宁积水进一步高谁知的作用，所以，凝结水处理装置与锅炉补给水处理不同，锅炉补给水是独立的处理系统，它的出水合格后，方可送入热力系统中，成为水汽系统的一部分。
近年来，由于将锅炉补给水和低压加热器的疏水等全部汇入凝汽器，因此，锅炉给水的90%~95%都来源于凝结水（只有高压加热器的疏水不经过凝结器，直接返回除氧器），凝结水处理系统的出水水质直接决定着锅炉给谁的品质，因此，必须提高其运行的可靠性，确保热力系统的安全，经济运行。
凝结水处理系统不许考虑下列因素：
1.1凝结水处理设备的出水，将成为锅炉给水的主要组成部分，其水质直接影响热力系统的运行状况，因此，凝结水处理系统的出水水质必须达到锅炉给水的要求。
1.2凝结水处理系统的流量，取决于机组运行的负荷，直接影响凝结水处理的运行流量和水流阻力。
1.3为了确保热力系统安全.经济的运行，应尽最大努力减少带入锅炉的杂质含量，而不是达到规程或标准的要求就可以了。
因此，必须保证全部凝结水都经过处理，而不是只有水质达标，就可以改为部分处理或不经处理将部分凝结水通过旁路，直接作为给水。
1.4要严防离子交换树脂搂入热力系统。
凝结水处理系统中的前置处理带有前置过滤处理的凝结水处理系统，就是将凝结水中的腐蚀产物和机械杂质，在进入凝结水处理混床之前，用过滤的方法除掉。
前置过滤处理的方法，最早采用的是石英砂机械过滤装置，由于过滤面积小，流速低，设备出力较小，不能满足凝结水处理的要求，于28世纪70年代被出力大、占地面积小的覆盖过滤器所取代。
20世纪80年代，利用铁和氧化铁能够被磁力吸着的原理，研制成功了电磁铁除铁过滤器。
20世纪90年代，我国也成功地采用了前置氢离子交换器和粉末树脂过滤器。
第四章再生工艺
第一节体内再生方法
一.概述
混床工艺最初应用时，是作为一级除盐水的进一步净化，以获得纯度更高的的出水，其再生工艺是体内再生的。
凝结水处理的混床技术是从锅炉补给水移植来的，因此，在应用初期，仍然采用体内再生方式。
由于体内再生存在很多的缺点，现在在凝结水处理中以不再使用。
二.体内再生的过程
图138）
第二节体外再生方式
由于体内再生方式存在着运行中水流量与再生液流量之间难以调和的矛盾，同时为了防止再生液和废液漏入热力系统的危险，发展发展了体外再生工艺。
目前身体外再生工艺已经成为凝结水处理混床的主要再生方式
体外再生过程如下:
混床失效后，将混床内的树脂输送到混床体外的容器中，进行空气擦洗、反洗分层、再生、清洗和混合等操作，然后送到混床内运行。
两种树脂的分离是靠它们在水中沉降速度之差，用水反洗时，沉降速度低的阴树脂上浮，而沉降速度高的阳树脂下沉。
分层后，在两种树脂层的交界面处，总会有部分阴阳树脂相互混杂，即阳树脂中混有阴树脂，阴树脂中混有阳树脂。
混有阳树脂的阴树脂送到阴再生塔，用碱再生，阳树脂将彻底转为钠型，增加混床中钠型树脂量;
同样，混有阴树脂的阳树脂用酸再生时，这些阴树脂则转为氯型。
树脂中的钠型阳树脂和氯型阴树脂，在混床的运行中，会被凝结水中的氨根离子和氢氧根离子派代，造成钠离子和氯离子的漏过，影响出水水质。
防止混止层内阳树脂变为钠型和阴树脂变为氯型的方法就是将混脂层单独存放，不参加阳、阴树脂的再生，使它们仍然保持混床失效时的离子型态。
混脂层树脂与下一次失效的树脂在一起，重新进行反脂分层。
树脂的分离
1.概述
经过空气擦洗去除树脂颗粒表面吸附的腐蚀产物后，将进行阳、阴树脂的分离，以便分别进行再生。
目前，在我国普遍采用的凝结水处理用树脂的分离方法包括高塔法和锥底法两种。
2.树脂分离的机理
混床树脂再生前，必须将阳、阴树脂分离，然后分别进行空气擦洗和再生。
阳、阴树脂分离的工艺虽然很多，如中抽法、高塔法、锥底法等，但其机理只有两种:
其一是常用的利用树脂颗粒在水中沉降速度的不同使其分离，即水力分离;
其二是利用树脂颗粒的湿真密度不同，在密度介于两种树脂湿真密度之间的氢氧化钠溶液中，使阴树脂上浮，阳树脂下沉的方法使之分离，即浓碱分离法。
水力分离法是对失效的树脂层进行反洗，使树脂颗粒在反洗水中，根据树脂颗粒沉降速度的不同而分离，沉降速度小的颗粒在树脂层的顶部，而速度大的则在树脂层的下部。
虽然容器的通流面积是相同的，但是树脂颗粒间隙的流速则是下部大，上部小，因此，能够使树脂层膨胀到一定高度，稳定下来。
在此情况下，悬浮的树脂颗粒能够按照沉降速度排列。
由于阳树脂颗粒的沉降速度大于阴树脂，从而使两种树脂分离。
混床树脂分离的过程是对失效的树脂进行反洗。
当反洗水的流速达到一定时，树脂层开始膨胀，树脂颗粒间的孔隙率增大，间隙间的流速降低。
在一定的反洗流速下，树脂层有一定的膨胀率。
当反洗流速达到使沉降速度最大的阳树脂颗粒能够悬浮、松动时，全部树脂颗粒才能按照沉降速度的大小进行排列和分离。
3.影响两种树脂分离的因素
3.1设备方面
两种树脂的分离是在分离塔内进行的，因此，分离塔的结构是重要的，对于水力反洗分层，要分离得好，树脂必须有足够的展开率。
树脂层展开的原理是当树脂层沉降下来时，树脂颗粒间的孔隙率取决于球形颗粒的排列状态，一般为0.36左右。
树脂层反洗时，水在颗粒间的孔隙中流动有一定流速，当这一流速高于树脂颗粒临界流速时，树脂颗粒开始向上浮动，树脂层开始膨胀。
随着树脂层的膨胀，树脂层中的孔隙率增大，颗粒间的流速降低到颗粒的临界速度，则树脂层不再膨胀，即稳定下来，这就是反洗的出现，这将影响两种树脂分离的效果。
如果分离塔的直径小，直筒段的高度大，那么，偏流就会和对流现象将减少，树脂分离得就更彻底。
由于分离塔内的水流是从底部排水系统（母支管或水帽）喷出，在两个支管或水帽之间存在“死角”，这部分树脂在正常流速下，很难被冲起来，其中将会有部分树脂混在阳树脂中，不能分离出来，造成交叉污染。
“高塔法”的分离塔，除了，缩小直径、增加了高度外，在分离塔的顶部增大了直径，可以使用2倍于常规的反洗流速，将分离塔底部的树脂全部冲起来，全部树脂都浮起来，进入顶部的“帽子”中。
然后，再逐渐降低流速，使阳树脂颗粒开始下降，直至全部树脂分离好，并沉降下来。
这就是“高塔法”的分离塔的设计原理。
4.树脂的再生
4.1.凝结水处理混床的再生特点
4.1.1采用顺流再生
由于失效的混床树脂在分离或输送过程中，已经完全破坏了运行过程中的层态分布，因此，采用顺流再生与逆流再生的效果相同。
为了操作的方便、可靠，凝结水处理混床树脂的再生一般都采用顺流方式。
4.1.2再生的离子交换反应
4.1.2.1离子交换平衡的影响
4.1.2.2再生产物水解的影响
4.2.影响再生效果的因素
4.2.1再生剂的用量
4.2.2离子型态分布的影响
4.2.3再生液的浓度
4.2.4再生液的流速
4.2.5再生液的温度
4.3.再生操作步骤和控制
4.3.1空气擦洗
4.3.2排水
4.3.3进再生液
4.3.4置换
4.3.5清洗
5.树脂的混合
5.1混床树脂的混合状态
由于阳树脂的沉降速度大于阴树脂，因此混床内混合不好的树脂层，其上部大部分为阴树脂，下部大部分为阳树脂。
5.2树脂混合不好的表现
混床内两种树脂混合不好，运行中的主要表现为:
5.2.1在凝汽器不泄漏，凝结水水质良好的情况下，阳、阴树脂混合不好，对氢型混床的出水水质和运行周期没有明显的影响，这就是长期以来忽视树脂混合问题的原因之一。
5.2.2在凝汽器存在微小泄漏、凝结水水质仍然合格的情况下，出现的问题主要是氢型混床树脂运行周期缩短，降低的幅度与凝结水水质有关。
5.2.3在凝汽器泄漏增大、凝结水水质恶化，同时两种树脂混合不好的情况下，混床出水的氢电导率增大，运行周期明显缩短，严重时会出现炉水PH值降低的现象。
5.3树脂混合的机理
5.3.1将树脂层面以上的水位降低至150mm左右，此液面以下的空间是在树脂层松动时，树脂与水组成的流体能够流动的空间。
这一空间小，使树脂颗粒流动不畅，影响两种树脂的混合;
空间过大虽然树脂颗粒容易流动、混合，但是停止压缩空气搅拌后出现“二次分离”的现象。
5.3.2压缩空气进入树脂层后，首先将树脂层托起，在气泡向上流动过程中，使树脂、气泡形成统一的流体，从而将阳树脂带向树脂层顶部，并与阴树脂混合。
压缩空气进入混床后，能否均匀地分布在整个容器截面，对混合效果有明显的影响。
5.3.3压缩空气的流量必须达到要求，压缩空气的压力不能代表流量。
5.3.4保持足够的混合时间，使两种树脂充分分层。
5.4影响混床树脂混合的因素
5.4.1阳、阴树脂沉降速度差过大
5.4.2树脂颗粒间的含水量
5.4.3压缩空气流量不够
5.4.4防止出现“二次分离”
5.4.5压缩空气的分布
5.4.6新树脂的“抱团”现象
6.树脂混合不好对出水水质的影响
在同等树脂再生度的情况下，混床获得良好出水水质的条件为
再生态的阳、阴树脂颗粒相伴和水的PH值接近7.0左右。
为了防止热力系统腐蚀，采用了加氨的方法，使水的PH值达到9.2~9.6，在此情况下，如两种树脂混合不好，则会使离子交换反应发生变化，从而影响混床的出水水质。
第三节混床再生过程
混床再生过程包括树脂输送、空气擦洗、树脂分离、树脂再生、树脂清洗和混合等多个步骤。
树脂输送的概述
树脂的输送包括:
1、将失效的树脂从混床输送至体外再生的分离塔。
2、将分离后的树脂分别送入阳、阴再生塔，进行再生和清洗。
3、将再生好的阳、阴树脂送入混合塔进行混合和清洗。
4、将混合好的树脂送入混床。
混床体内再生的过程是:
体内反洗分层→用碱液自上而下地再生阴树脂→用酸自上而下地再生阳树脂→分别置换和清洗树脂→用压缩空气混合→自上而下清洗到出水水质合格→送水。
体内再生过程包括树脂的反洗分层、再生、置换、分别清洗、混合和清洗。
混床体内的再生，根据其酸、碱液进入方式的不同，又可分为:
138
所谓两步法，是指酸、碱再生液不同进入混床。
同时再生法则则是酸、碱再生液同时进入混床。
1.体内再生的特点
1.1体内再生的优点
1.1.1不需另外设置再生装置，可以节约设备投资和占地面积
1.1.2树脂不需要从混床内送出，减少了树脂的磨损和消耗
1.1.3再生操作简单，再生时间短。
2.体内再生的缺点
2.1根据凝结水处理水量大、含盐量低的特点，为了满足运行流量的要求，交换器的直径必须增大，因此产生了一系列的问题，如:
2.1.1反洗过程中，容易产生偏流现象，对两种树脂的反洗分层不利;
2.1.2树脂层高低、再生液分布不均匀、影响再生效果;
2.1.3两种树脂交界面上的混合树脂最大，阳树脂中的阴树脂，再生后全部变成氯型（盐酸再生），阴树脂中的阴树脂，再生后全部变为钠型，从而降低了两种树脂的再生度;
2.1.4再生液流速低，最终降低了出水水质、运行周期和周期制水量。
2.2混床内设有中排和再生液分配装置，树脂反洗分层时，水流上升流速不平稳，不可避免地存在“交叉污染”。
2.3如果再生操作不当，存在将再生液（酸或碱）送入热力系统的危险。
2.4再生操作不当，再生过程中混床必须退出运行。
2.5当两种树脂的比例发生微小变化时，两种树脂交界面的移动，直接造成交叉污染。
第五章凝结水处理用离子交换树脂
混床用树脂的性能要求
一.对凝结水处理混床用树脂的原则要求
1.对凝结水处理混床用树脂的原则要求是:
1.1尽量窄的粒径范围
1.2良好的机械强度和动力学特性
1.3当凝结水水质恶化时，具有较好的除盐能力
1.4防止浸出物污染出水水质
2.用于天然水除盐的条件和要求天然水的除盐（即一级化学除盐）的作用是阳树脂交换水中的金属离子，阳树脂交换水中的阴离子，并相应将它们等当量地变为氢离子和氢氧离子。
对树脂的基本要求是:
工作交换容量高和再生剂耗量（比耗）低;
同时，为了运行中树脂层承受的压差不致过大而造成树脂颗粒破碎，水流阻力不可以过大。
为此，对天然水除盐（单床）用的树脂提出了一系列的要求、指标和标准。
它们都于运行过程中，离子交换器的运行周期长短和经济高低有密切的关系。
3.凝结水处理与天然水除盐不同虽然离子交换树脂在热力发电厂中用于水处理时，它们所产生的化学反应都是离子交换，但是，用于天然水除盐的树脂与用于凝结水处理混床的树脂，由于使用条件的不同，也应该有不同的性能要求和标准。
这些标准都是与其使用条件密切相关的。
二.用于凝结水处理氢型混床的条件和要求
由于二级除盐混床的进水主要是一级除盐设备—阴床漏过的杂质，如NaOH.NaCl等，其PH值接近中性（PH值在7.0左右），使树脂具有较高的交换容量，并能够获得较好的出水水质。
凝结水处理混床与二级除盐混床不同，其作用是去除凝结水中的悬浮物、腐蚀产物，以及在凝汽器泄漏时去除冷却水带入凝结水中的杂质离子。
为了防腐，凝结水中含有大量的氨以提高水的PH值。
由于混床进水是含有大量氨的凝结水，使树脂接触水的值保持在9.2~9.6。
凝结水中大量氨的存在，对树脂将产生下列影响:
1.PH高值的水，使树脂对钠离子和氯离子的交换容量大幅度降低。
2.在氢型混床阶段，阳树脂先于阴树脂失效。
3.阴树脂再生用碱的质量差时，可能出现出水水质低于进水的现象。
4.二级除盐出水进入热力系统前，还要经过凝结水处理设备进一步处理，而凝结水处理设备的出水直接进入热力系统，而且其数量占锅炉给水的95%~98%以上，因此，对其水质有很高的要求。
因此，凝结水处理混床对树脂再生度的要求高于二级除盐混床
在凝汽器不泄漏的情况下，阳树脂的交换容量决定着氢型混床的运行周期，阴树脂的交换容量没有实际意义，由于水中的杂质阴离子含量很低，阴树脂的失效度也很低，氢型混床的运行周期决定于凝结水的含氨量和阳树脂的总交换量。
在凝汽器发生泄漏的情况下，要求氢型混床内的树脂具有足够的除盐能力，但是，在“裸混床”系统中，由于顶部树脂层直接接触高PH值的凝结水，造成对杂质离子的交换量不高;
在前置氢离子交换器混床系统中，混床树脂具有较高的除盐作用。
三.凝结水处理铵型混床的条件和要求
在铵型混床条件下运行的混床，其中的树脂要经过氢型、转型和铵型三个阶段。
在氢型阶段，与氢型混床要求相同。
在转型阶段，出水的PH值和电导率逐渐上升，树脂相将经过离子派代过程，直至进、出水的离
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